2022年專題交變電流教案

1、精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -專題交變電流一、 正弦溝通電產生及規(guī)律1、交變電流1）定義： 方向隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱溝通；2）產生： 能夠產生交變電流的發(fā)電機是溝通發(fā)電機；其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流，正弦式電流產生于在勻強電場中，繞垂直 于磁場方向的軸勻速轉動的線圈里，線圈每轉動一周 ，感應電流的方向轉變兩次 ；2、正弦交變電流的規(guī)律1）當線圈繞垂直于勻強磁場的磁感線做勻速圓周運動時產生感應電流就是正弦式溝通電；2）線圈感應電動勢瞬時值表達式為：e= Emsin t說明：式中Em 是電動勢的最大值，對于單匝矩形線圈

2、來說Em=2 Blv = BS ；對于 n 匝面積為S 的線圈來說Em= nBS3）線圈中感應電流瞬時值表達式為：i =I msin t說明：式中I m 是電流的最大值，對于總電阻為R 的閉合電路來說I m=E m/R 4）電路中某段電壓瞬時值表達式為：u= Umsin t說明：式中Um= ImR， R是該段電路的電阻值；【例1】 某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉軸勻速轉動, 產生交變電流的圖象如下列圖, 由圖中信息可以判定（）A、在 A 和 C時刻線圈處于中性面位置B、在 B 和 D時刻穿過線圈的磁通量為零C、從 A D 時刻線圈轉過的角度為2 D、如從 O D 時刻歷時0.02 s ,

3、就在 1s 內交變電流的方向轉變100 次3、正弦溝通電的圖像正弦溝通電的電動勢、電流、電壓圖像都是正弦或余弦 曲線；圖像能夠反映出表征溝通電的物理量，如周期、頻率和最大值等；如下列圖，假如計時時刻發(fā)生變化，比如滯后T/4 開頭計時，溝通電的圖像就成為余弦曲 線了；【例2】如下列圖 , 為某交變電動勢隨時間變化的圖象, 從圖象中可知交變電動勢的峰值為V, 周期T 是s, 交 變 電 動 勢 變 化 最 快 的 時 刻 是, 穿 過 產 生 此 電 動 勢 的 線 圈 的 磁 通 量 變 化 最 快 的 時 刻是,如此溝通線圈共100 匝, 就穿過此線圈的最大磁通量是Wb；4、表征正弦溝通電的物

4、理量瞬時值：溝通電某一時刻的數值；最大值：有效值：最大瞬時值，又叫峰值，通常用跟交變電流的熱效應等效的恒定電流Em、I m、Um 來表示；即直流 的值叫做溝通電的有效值，通常用E, I, U 來表示；E m對于正 余弦式溝通電的有效值和最大值的關系為：E=2I m、 I=2U m、U=2 ；周期和頻率：交變電流完成一次周期性變化所用的時間，叫做交變電流的周期，通常用T 表示；交變電流在 1 s 內完成周期性變化的次數，叫做交變電流的頻率，通常用f 表示；T 和 f 互為倒數關系，T=1/f【例 3】 如下列圖 , 溝通發(fā)電機轉子有n 匝線圈 , 每匝線圈所圍面積為S, 勻強磁場的磁感應強度為B

5、, 線圈勻速轉動的角速度為, 線圈內阻為r , 外電路電阻為R. 當線圈由圖中實線位置勻速轉動90°到達虛線位置過程中, 求:（ 1）通過 R 的電荷量q 為多少？（ 2） R上產生的電熱QR 為多少？（ 3）外力做的功W為多少？精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -5、有效值與平均值的區(qū)分：溝通電的有效值是按熱效應定義的，對于一個確定的溝通電，其溝通電的有效值是確定的，與時間無關； 而平均值是由公式E=n Q/ t 來運算的，它

6、的大小與時間有關，在一個周期內的前半個周期內感應電動勢的平均值為最大值的2/ 倍，而一個周期內的平均感應電動勢為零；在運算溝通電通過電阻放的熱和熱功率時，用有效值，在運算通過導體截面電量時，用平均值；【例 4】如下列圖表示交變電流的電流隨時間變化的圖象, 此交變電流的有效值是（）A、52 AB.5 AC、3.52 AD、3.5 A練 1： 一個邊長為6cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中, 線框平面與磁場垂直, 電阻為 0.36 . 磁感應強度B 隨時間 t 的變化關系如下列圖, 就線框中感應電流的有效值為（）A、2 ×10-5 AB、6 ×10-5 A-5-523 2C、2

7、×10 AD、2×10A二、 電阻、電感和電容對溝通電流的作用感抗和容抗1、電感對交變電流的阻礙作用在溝通電路中，電感線圈除本身的電阻對電流有阻礙作用以外，由于自感現象，對電流起著阻礙作用；假如線圈電阻很小，可忽視不計，那么此時電感對交變電流阻礙作用的大小，用感抗XL來表示；線圈的自感系數越大，交變電流的頻率越高，電感對交變電流的作用就越大，感抗就越大；電感線圈又叫扼流圈，扼流圈有兩種：一種是阻直流、通溝通的低頻扼流圈；另一種是通低頻、阻高頻的主頻扼流圈；2、電容器對交變電流的阻礙作用電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容對電流的阻礙作用越小，容抗也就越??；由于電容大的

8、電容器對頻率高的溝通電流有很好的通過作用，因而可以做成高頻旁路電容器，通高頻、阻低頻；利用電容器對直流的阻擋作用，可以做成隔直電容器，通溝通、阻直流；電阻對溝通電流和直流電流一樣有阻礙作用，電流通過電阻時做功而產生熱效應；電感對溝通電流有阻礙作用，大小用感抗來表示，感抗的大小與電感線圈及交變電流的頻率有關；電容對溝通電流有阻礙作用，大小用容抗來表示，容抗的大小與電容及交變電流的頻率有關；【例5】如下列圖 , 三個燈泡是相同的, 而且耐壓足夠 , 電源內阻忽視. 當單刀雙擲開關S 接 A 時,三個燈亮度相同, 那 S 接 B 時（）A、三個燈亮度相同 B、甲燈最亮 , 丙燈不亮C、甲燈和乙燈亮度

9、相同, 丙燈不亮D、只有丙燈不亮, 乙燈最亮2【例 6】如圖線圈面積為0.05 m, 共 100 匝, 總電阻為r =1 ；外電阻R=9,線圈處B=2T/ 的勻強磁場中 . 當線圈繞OO以轉速n=300r/min勻速轉動時 , 求:（ 1 ）如從線圈處于中性面開頭計時, 寫出電動勢的瞬時表達式.（ 2）兩電表的示數.于精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -（ 3）線圈轉過180°的過程中 , 通過電阻的電荷量；（ 4）線圈勻速轉一

10、圈產生的總熱量；四、變壓器的工作原理：在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的相互感應現象，叫做互感現象，互感現象是變壓器工作的基礎；幾種常見的變壓器：按電壓變化分類：當 n2>n1 時， u2>u1，叫升壓變壓器；當n2<n1 時， u2<u1，叫降壓變壓器； 按構造分類：自耦變壓器：只有一個線圈，例如常用于能夠調劑輸出電壓的調壓變壓器，如下列圖；甲圖為自耦降壓變壓器；乙圖為自耦升壓變壓器；丙圖為可調劑輸出電壓的自耦降壓變壓器；互感器：用于測量高電壓或大電流的特別用途的變壓器，如下列圖；甲圖為電壓互感器，用于測量高壓電路中的電壓；乙圖為電流互感器，用于測量大電流電路中的電

11、流；前者并 聯(lián)在電路中，后者串聯(lián)在電路中；五、電能的輸送1、輸電線上的功率缺失：設輸電電路中的電流強度為I，輸電導線的電阻為R，那么輸電線電阻消耗的功率為P=I2R 式中電流用輸 送 功 率 和 輸 送 電 壓 表 示 ， 電 阻 用 輸 電 線 的 長 度 、 橫 截 面 積 以 及 導 線 材 料 的 電 阻 率 表 示 ， 上 式 變 為P P= U 2LS ，這一部分功率就是電路中缺失的功率；2、輸電線上的電壓缺失：輸電線上的電壓缺失主要是電阻造成的電壓缺失和感抗及容抗造成的電壓缺失；感抗和容抗統(tǒng)稱電抗；減小輸電線上的電壓缺失的兩種方法；方法一： 減小輸電線電阻R； 假如用增大橫截面積

12、來減小電阻R 的方法在低壓電路中成效較好，在高壓電路中這種方法會造成由于電抗而增大電壓缺失；方法二： 減小輸電電流I ； 在輸送功率不變的前提下，提高輸電 電壓既可以減小電壓缺失，也可以減小功率缺失；如下列圖， 假如忽視輸電過程中的電抗作用，用戶得到的電壓為u=u-IR ，用戶得到的功率為P=P- P =I u-u； 假如電抗不能忽視，精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -線路中缺失的電壓 u>IR；【例7 】 如下列圖, 抱負變壓器

13、鐵芯上繞有A、 B、 C 三個線圈，匝數比為 nA:n B:n C=4:2:1,在線圈B 和 C 的兩端各接一個相同的電阻R，當線圈A 與溝通電源 連 通 時 ， 交 流 電 流 表A2 的 示 數 為I0 ， 就 交 流 電 表A 1的 讀 數 為 I 0 ；【例9】如下列圖，為四種亮度可調的臺燈的示意圖；它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220V40W”；當燈泡所消耗的功率都調至20W 時，哪種臺燈消耗的功率最小.【例 10】如圖抱負變壓器的原、副線圈匝數比n1:n2=4:1 ，原線圈回路中的電阻A 與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等；a、 b 端接肯定溝通電壓后，兩電阻消耗的電功率之比P

14、A ： PB= ，兩電阻兩端電壓之比 U A: UB= ；練 1：如下列圖 , 變壓器輸入交變電壓U 肯定 , 兩個副線圈的匝數為n2 和 n3, 當把一電阻先后接在a,b間 和 c,d間時 , 安培表的示數分別為I 和 I，就 I ：I為（）22A .n 2 :n 3B .n2 :n32C . n2 :n 33D . n2 :n2練 2：有一個抱負變壓器, 原線圈 1200 匝 , 副線圈 400 匝, 現在副線圈上接一個變阻器R, 如下列圖 , 就以下說法中正確選項A . 安培表 A1 與 A2 的示數之比為3:1B . 伏特表 V1 與 V 2 的示數之比為3:1C . 當變阻器滑動頭向

15、下移動時, 原線圈的輸入功率將增加D . 原、副線圈的功率之比為3:1練 3 ：如圖 , 一抱負變壓器原副線圈匝數比為4:1, 圖中五只電燈完全相同, 如 B、C、D、 E 都能正常發(fā)光，就A燈（）A . 肯定能正常發(fā)光 B . 比正常發(fā)光暗C . 比正常發(fā)光亮D . 肯定被燒壞練 4：在某溝通電路中, 有一正在工作的變壓器, 原副線圈匝數分別為n1=600,n 2=120, 電源電壓U1=220V，原線圈 中串聯(lián)一個0.2A 的保險絲 , 為了保證保險絲不被燒壞, 就A . 負載功率不超過44wB . 副線圈電流最大值不能超過1A C .副線圈電流有效值不能超過1A D . 副線圈電流有效值

16、不能超過0.2A練 5：如下列圖 , 抱負變壓器原、副線圈匝數比為4：1，平行金屬導軌與原線圈相連，當導體ab 在勻強磁場中勻 速 運 動 時 ， 電 流 表A1 示 數 為12mA， 就 電 流 表A2 示 數 為 mA；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -練 6：一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律 圖 象 如 圖 甲所示；已知發(fā)電機線圈內阻為 5.0 ，就外接一只電阻的燈泡，如圖乙所示，就（ ）A. 電壓表v 的示數為22

17、0vB. 電路中的電流方向每秒鐘轉變50 次C. 燈泡實際消耗的功率為484wD. 發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為24.2J練 7：如圖甲所示，抱負變壓器原、副線圈的匝數比為10： 1， R1 20， R2 30， C 為電容器；已知通過 R1 的正弦溝通電如圖乙所示，就（）A. 溝通電的頻率為0.02 HzB. 原線圈輸入電壓的最大值為2002 VC. 電阻 R2 的電功率約為6.67 WD. 通過 R3 的電流始終為零練 8：某小型水電站的電能輸送示意圖如下；發(fā)電機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r ，升壓變壓器原副 線圈匝數分別為n， n2；降壓變壓器原副線匝數分別為n3、n4（

18、變壓器均為抱負變壓器）；要使額定電壓為220V 的用電器正常工作，就（）n2n3A n1n4n2n3B n1n4C升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D升壓變壓器的輸出功率: 小于降壓變壓器的輸入功率練 9： 如右圖，一抱負變壓器原副線圈匝數之比為 4： 1 ，原線圈兩端接入一正弦溝通電源；副線圈電路中 R 為負載電阻，溝通電壓表和溝通電流表都是抱負電表以下結論正確選項（）A 如電壓表讀數為6V，就輸入電壓的最大值為242 VB如輸入電壓不變，副線圈匝數增加到原先的2 倍，就電流表的讀數減小到原先的一半C如輸入電壓不變，負載電阻的阻值增加到原先的2 倍，就輸入功率也增加到原先的2 倍D 如保持負載電阻的阻值不變輸入電壓增加到原先的2 倍，就輸出功率增加到原先的4 倍練 10：中國已投產運行的 1000kV 特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程；假設甲、乙兩地原先用 500kV 的超高壓輸電，輸電線上的損耗電功率為 P；在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現改用 1000kV 特高壓輸電，如不考慮其他因素的影響，就輸電線上損耗的電功率變?yōu)椋ǎ﹑A. 4pB. 2C. 2PD.4P練 11: 為探究抱負變壓器原、副線圈電壓、電流的關系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦溝通電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別